CN210764447U - 一种可视化水质监测除藻系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可视化水质监测除藻系统，包括超声波除藻系统、在线平台和显示终端，超声波除藻系统包括浮箱、水质监测仪、超声波除藻仪、供能单元及控制箱，所述超声波除藻系统采集数据并通过无线通信和卫星遥感将数据传输到在线平台，在线平台包括数据分析模块、查询模块、地图模块、控制模块和警报模块，在线平台通过数据分析模块对接收的数据进行整理和分析并生成数据表格、分析图表以及数据地图，用户通过显示终端进入在线平台；所述控制箱内有RTU及超声波控制盒，RTU带有4G通信模块，RTU存储检测数据及设备参数并向在线平台传输。本实用新型采用超声波物理除藻并结合在线平台整理和分析数据，成效显著运行成本低，资源利用率高。

Description

一种可视化水质监测除藻系统

技术领域

本实用新型涉及水污染治理技术领域，特别是涉及一种可视化水质监测除藻系统。

背景技术

水体富营养化是天然水体面临的最为严重的环境问题之一，主要表现为水生生态系统中藻类及其他水生生物的异常繁殖从而影响水资源的使用，利用超声波除藻和抑制藻类生长防止水华的发生，其成效显著、运行成本低，且不引入其它的化学物质，防止传统方法破坏藻细胞方法所引起的水体二次污染，但同时存在以下缺点：

1、缺乏直观的地图功能，使用多台除藻仪对大面积水体进行水质监测和除藻时，对设备工作状态和位置信息无法直观体现

2、缺乏可视化分析，传统的检测结果大多直接以数据的方式呈现，水体的整体变化的观测结果无法直接获取，还需要人工处理。

3、缺乏用户和设备之间的交互设计，传统的设备以及系统的各项参数指标大多采用直接预设或提前调试的方式，灵活度比较低。

发明内容

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题提供一种可视化水质监测除藻系统，采用超声波物理除藻并结合在线平台整理和分析数据，成效显著运行成本低，资源利用率高。

本实用新型包括如下技术方案：一种可视化水质监测除藻系统，包括超声波除藻系统、在线平台和显示终端，所述超声波除藻系统包括浮箱、水质监测仪、超声波除藻仪、供能单元以及控制箱，超声波除藻仪包括超声波控制盒和超声波发射器，其特征在于所述超声波除藻系统采集数据并通过无线通信和卫星遥感将数据传输到在线平台，所述在线平台包括数据分析模块、查询模块、地图模块、控制模块和警报模块，所述在线平台通过数据分析模块对接收的数据进行整理和分析并生成数据表格、分析图表以及数据地图，用户通过显示终端进入在线平台；所述水质监测仪为叶绿素α传感器、藻蓝蛋白传感器、pH值传感器、浊度传感器、溶解氧传感器，COD传感器，氨氮传感器和温度传感器集成的一体化综合传感器，并设有自动清洗刷；所述控制箱内设有RTU及超声波控制盒，所述RTU带有4G通信模块并连接水质监测仪和超声波控制盒及供能单元，超声波控制盒控制超声波发射器；所述RTU存储水质监测仪采集的数据以及超声波除藻仪的电压、电流参数并向在线平台传输。

优选的，所述超声波发射器发射的超声波强度为20KHz-10MHz。

优选的，所述显示终端包括电脑和手机。

优选的，所述供能单元为交流电供电系统或太阳能供电系统，适用范围广，易于推广。

优选的，所述交流电供电系统为220v交流电源，所述超声波发射器固装于浮箱底部，水质监测仪位于超声波发射器底部，所述控制箱安装在岸边，RTU分别与水质监测仪、超声波控制盒和交流电源电连接。

优选的，所述太阳能供电系统包括浮箱支架、竖向固定杆、竖向调节杆、太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电池以及电池板支架；所述浮箱支架固装于浮箱顶面，控制盒固定在浮箱支架中部，所述太阳能控制器和蓄电池位于控制盒内；所述竖向固定杆和竖向调节杆分别固装于浮箱支架的两条平行边上，所述竖向调节杆内侧设有轨道，所述电池板支架侧面通过转向角件调节角度并与竖向调节杆和竖向固定杆铰接固定；所述电池板支架顶部固装太阳能电池板；所述太阳能电池板输出功率为80W-700W，太阳能电池板的输出端与太阳能控制器的光伏输入端电连接，蓄电池的输入端与太阳能控制器的蓄电池端电连接，太阳能控制器的负载端与RTU电源端电连接，RTU分别与水质监测仪和超声波控制盒电连接。本实用新型采用可调节支架，可以根据不同地区光照条件设计和调整太阳能电池板的角度，使其充电效率更高，缩短了充电时间，延长了设备的使用寿命。

优选的，所述浮箱支架底部固装超声波发射器，水质监测仪位于超声波发射器底部。

本实用新型具有的优点和积极效果：

1、本实用新型采用新型物理方式除藻，利用超声波除藻，除藻效果明显且不会造成二次污染。

2、本实用新型采用超声波除藻系统、在线平台和显示终端双向数据传输，超声波除藻系统采集的数据经在线平台整理分析展示在显示终端，用户也可以通过显示终端上传数据到在线平台修改分析结果以及进行参数调整和警报设置。

3、本实用新型采用卫星遥感技术和在线平台结合，具有直观的地图功能和清晰的可视化分析，能够在地图上显示设备检测到的最新水质数据，并自动生成有颜色区分的水质分析地图。

4、本实用新型的水质监测仪采用采用一体化设计，将多种传感器集成为一体，使安装使用更加灵活方便并配备自动清洗刷可以有效除污，确保读数精确，防止微生物生长，降低维护成本。

5、本实用新型采用RTU控制，能够自动收集设备数据并存储，支持远程操控水质传感器和超声波除藻系统的开启关闭并具有报警功能。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图。

图2是太阳能除藻系统整体结构示意图。

图3是太阳能除藻系统左视结构示意图。

图4是太阳能除藻系统电路结构示意图。

图5是交流电除藻系统左视结构示意图。

图6是交流电除藻系统电路结构示意图。

图7是水质监测仪外观示意图。

图8是水质监测仪内部结构示意图。

图9是水质监测仪剖面结构示意图。

图中，1-超声波除藻系统；11-交流电源；12-竖向固定杆；13-竖向调节杆；14-太阳能电池板；15-电池板支架；16-轨道；17-转向角件；18-蓄电池；

2-浮箱支架；3-浮箱；4-水质监测仪；41-叶绿素α传感器；42-藻蓝蛋白传感器；43-pH值传感器；44-浊度传感器；45-溶解氧传感器；46-COD传感器；47-氨氮传感器；48-温度传感器；49-清洗刷；50-支撑轴；51-清洁传感器；52-电机；53-定位支架；

5-超声波发射器；6-控制箱；7-RTU；8-超声波控制盒；9-太阳能控制盒。

具体实施方式

为能进一步公开本实用新型的发明内容、特点及功效，特例举以下实例并结合附图详细说明如下。

一种可视化水质监测除藻系统，包括超声波除藻系统、在线平台和显示终端，所述超声波除藻系统包括浮箱、水质监测仪、超声波除藻仪、供能单元以及控制箱，超声波除藻仪包括超声波控制盒和超声波发射器，其特征在于所述超声波除藻系统采集数据并通过无线通信和卫星遥感将数据传输到在线平台，所述在线平台包括数据分析模块、查询模块、地图模块、控制模块和警报模块，所述在线平台通过数据分析模块对接收的数据进行整理和分析并生成数据表格、分析图表以及数据地图，用户通过显示终端进入在线平台；所述水质监测仪为叶绿素α传感器、藻蓝蛋白传感器、pH值传感器、浊度传感器、溶解氧传感器，COD传感器，氨氮传感器和温度传感器集成的一体化综合传感器，并设有自动清洗刷；所述控制箱内设有RTU及超声波控制盒，所述RTU带有4G通信模块并连接水质监测仪和超声波控制盒及供能单元，超声波控制盒控制超声波发射器；所述RTU存储水质监测仪采集的数据以及超声波除藻仪的电压、电流参数并向在线平台传输。

所述超声波发射器发射的超声波强度为20KHz-10MHz。所述显示终端包括电脑和手机。所述供能单元为交流电供电系统或太阳能供电系统。所述交流电供电系统为220v交流电源，所述超声波发射器固装于浮箱底部，水质监测仪位于超声波发射器底部，所述控制箱安装在岸边，RTU分别与水质监测仪、超声波控制盒和交流电源电连接。所述太阳能供电系统包括浮箱支架、竖向固定杆、竖向调节杆、太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电池以及电池板支架；所述浮箱支架固装于浮箱顶面，控制箱固定在浮箱支架中部，所述太阳能控制器和蓄电池位于控制箱内；所述竖向固定杆和竖向调节杆分别固装于浮箱支架的两条平行边上，所述竖向调节杆内侧设有轨道，所述电池板支架侧面通过转向角件调节角度并与竖向调节杆和竖向固定杆铰接固定；所述电池板支架顶部固装太阳能电池板；所述太阳能电池板输出功率为80W-700W，太阳能电池板的输出端与太阳能控制器的光伏输入端电连接，蓄电池的输入端与太阳能控制器的蓄电池端电连接，太阳能控制器的负载端与RTU电源端电连接，RTU分别与水质监测仪和超声波控制盒电连接。所述浮箱支架底部固装超声波发射器，水质监测仪位于超声波发射器底部。

实施例1：采用太阳能供能系统的一种可视化水质监测除藻系统，包括超声波除藻系统1、在线平台和显示终端，所述超声波除藻系统1包括浮箱3、水质监测仪4、超声波除藻仪、供能单元以及控制箱6；超声波除藻仪包括超声波发射器5和超声波控制盒8；所述超声波除藻系统1通过水质监测仪4采集数据并通过无线通信和卫星遥感将数据传输到在线平台，所述在线平台包括数据分析模块、查询模块、地图模块、控制模块和警报模块，所述在线平台通过数据分析模块对接收的数据进行整理和分析并生成数据表格、分析图表以及数据地图，用户通过显示终端进入在线平台；

所述水质监测仪4为叶绿素α传感器41、藻蓝蛋白传感器42、pH值传感器43、浊度传感器44、溶解氧传感器45，COD传感器46，氨氮传感器47和温度传感器48集成的一体化综合传感器，并设有自动清洗刷49；所述水质监测仪4外壳为圆柱形且中部设有支撑轴50，支撑轴50顶部装有清洁传感器51和电机52，支撑轴50底部固装清洗刷49，支撑轴50中部设有定位支架53；水质传感仪4支持RS-485和MODBUS协议；

所述控制箱6内设有RTU7、超声波控制盒8、太阳能控制器9及蓄电池18，所述RTU7存储水质监测仪4采集的数据以及超声波除藻仪的电压、电流参数并向在线平台传输，所述RTU7防水等级为IP68，工作温度在-40～80℃，具有短路保护、热保护、超高压保护等，所述RTU7带有4G通信模块并连接水质监测仪4、超声波控制盒8及蓄电池18；

所述超声波发射器5发射的超声波强度为20KHz-10MHz。所述显示终端包括电脑和手机。所述供能单元为太阳能供电系统。所述太阳能供电系统包括浮箱支架2、竖向固定杆12、竖向调节杆13、太阳能电池板14、太阳能控制器9、蓄电池18以及电池板支架15；所述浮箱支架2固装于浮箱3顶面，控制箱6固定在浮箱支架2中部，所述蓄电池18位于控制箱6内；所述长度为15cm竖向固定杆12和长度为133cm竖向调节杆13分别固装于浮箱支架2的两条平行边上，所述竖向调节杆12内侧设有轨道16，所述电池板支架15侧面通过转向角件17调节角度并与竖向调节杆13和竖向固定杆12铰接固定；所述电池板支架15顶部固装太阳能电池板14；所述太阳能电池板14输出功率为80W-700W。

太阳能电池板14的输出端与太阳能控制器9的光伏输入端电连接，蓄电池18的输入端与太阳能控制器9的蓄电池端电连接，太阳能控制器9的负载端与RTU7电源端电连接，RTU7分别与水质监测仪4和超声波控制盒8电连接。所述浮箱支架2底部固装超声波发射器5，水质监测仪4位于超声波发射器5底部。

实施例2：采用交流电供能系统的一种可视化水质监测除藻系统，包括超声波除藻系统1、在线平台和显示终端，所述超声波除藻系统1包括浮箱3、水质监测仪4、超声波除藻仪、供能单元以及控制箱6；超声波除藻仪包括超声波控制盒8和超声波发射器5；所述超声波除藻系统1通过水质监测仪4采集数据并通过无线通信和卫星遥感将数据传输到在线平台，所述在线平台包括数据分析模块、查询模块、地图模块、控制模块和警报模块，所述在线平台通过数据分析模块对接收的数据进行整理和分析并生成数据表格、分析图表以及数据地图，用户通过显示终端进入在线平台；

所述水质监测仪4为叶绿素α传感器41、藻蓝蛋白传感器42、pH值传感器43、浊度传感器44、溶解氧传感器45，COD传感器46，氨氮传感器47和温度传感器48集成的一体化综合传感器，并设有自动清洗刷49；所述水质监测仪4外壳为圆柱形且中部设有支撑轴50，支撑轴50顶部装有清洁传感器51和电机52，支撑轴50底部固装清洗刷49，支撑轴50中部设有定位支架53；水质传感仪4支持RS-485和MODBUS协议；

所述控制箱6内设有RTU7及超声波控制盒8，所述RTU7存储水质监测仪4采集的数据以及超声波除藻仪的电压、电流参数并向在线平台传输，所述RTU7防水等级为IP68，工作温度在-40～80℃，具有短路保护、热保护、超高压保护等，所述RTU7带有4G通信模块并连接水质监测仪4、超声波控制盒8；

所述超声波发射器5发射的超声波强度为20KHz-10MHz；所述显示终端包括电脑和手机。所述供能单元为交流电供电系统。所述交流电供电系统为220v交流电源11，所述超声波发射器5固装于浮箱3底部，水质监测仪4位于超声波发射器5底部，所述控制箱6和220v交流电源11位于陆地上，RTU7分别与水质监测仪4、超声波控制盒8和交流电源11电连接。

工作原理：超声波除藻系统通过水质监测仪采集数据并通过无线通信和卫星遥感将数据传输到在线平台，在线平台对接收的数据进行整理和分析并生成数据表格、分析图表以及数据地图，显示终端接入在线平台获取数据表格、分析图表以及数据地图。用户通过显示终端向在线平台上传数据表格、进行参数设置以及警报设置，在线平台接收到参数修改和警报设置后向RTU发出指令，RTU调整和控制水质监测仪、超声波除藻仪、供能单元、GPRS模块以及蓄电池的工作情况。

使用方式：

查询统计功能：用户通过显示终端(电脑或手机)登录在线平台，查看账户下水体不同时间段测量到的水质参数以及生成的分析图表(对藻类爆发的预警分析，水质统计分析、水质评价等)。

地图功能：用户通过显示终端(电脑或手机)登录在线平台，进入地图模块，在地图上手动选点定位或GPS定位超声波除藻系统，在地图上显示该设备的检测到的最新水质数据以及设备的基本信息(包括安装日期、工作状态等)，用户可以在地图上通过设备标识开启关闭水质监测仪和超声波除藻仪。

监控采集功能：图表可以显示水质监测仪实时采集到的数据及超声波除藻仪数据，用户也可以通过显示终端自主修改实时采集数据的频率。

预警报警功能：用户可以在在线平台上设置多种特定水质参数(如pH值、浊度、温度等)，达到设定参数时在线平台会通知用户水质变化情况；当超声波除藻系统(主要是水质监测仪、超声波除藻仪和供能单元)出现故障时RTU会发出警报，在线平台接收报警并提示用户处理。

上传下载功能：用户可以通过在线平台上传或下载的所有水质数据及生成的水质参数图表。

控制功能：用户可以手动查找设备编号或者在地图上定位选择设备进行远程开启或关闭；也可以通过参数设置，达到指定的数据时在线平台自动远程开启或关闭水质监测仪以及超声波除藻仪。

尽管上面对本实用新型的优选实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式。这些均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种可视化水质监测除藻系统，包括超声波除藻系统、在线平台和显示终端，所述在线平台包括数据分析模块、查询模块、地图模块、控制模块和警报模块，所述在线平台通过数据分析模块对接收的数据进行整理和分析并生成数据表格、分析图表以及数据地图，所述超声波除藻系统包括浮箱、水质监测仪、超声波除藻仪、供能单元以及控制箱，超声波除藻仪包括超声波控制盒和超声波发射器，其特征在于：所述超声波除藻系统采集数据并通过无线通信和卫星遥感将数据传输到在线平台，用户通过显示终端进入在线平台；所述水质监测仪为叶绿素α传感器、藻蓝蛋白传感器、pH值传感器、浊度传感器、溶解氧传感器，COD传感器，氨氮传感器和温度传感器集成的一体化综合传感器，并设有自动清洗刷；所述控制箱内设有RTU及超声波控制盒，所述RTU带有4G通信模块并连接水质监测仪、超声波控制盒及供能单元，超声波控制盒控制超声波发射器；所述RTU存储水质监测仪采集的数据以及超声波除藻仪的电压、电流参数并向在线平台传输。

2.根据权利要求1所述的一种可视化水质监测除藻系统，其特征在于：所述超声波发射器发射的超声波强度为20KHz-10MHz。

3.根据权利要求1所述的一种可视化水质监测除藻系统，其特征在于：所述显示终端包括电脑和手机。

4.根据权利要求1所述的一种可视化水质监测除藻系统，其特征在于：所述供能单元为交流电供电系统或太阳能供电系统。

5.根据权利要求4所述的一种可视化水质监测除藻系统，其特征在于：所述交流电供电系统为220v交流电源，所述超声波发射器固装于浮箱底部，水质监测仪位于超声波发射器底部，所述控制箱安装在岸边，RTU分别与水质监测仪、超声波控制盒和交流电源电连接。

6.根据权利要求4所述的一种可视化水质监测除藻系统，其特征在于：所述太阳能供电系统包括浮箱支架、竖向固定杆、竖向调节杆、太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电池以及电池板支架；所述浮箱支架固装于浮箱顶面，控制盒固定在浮箱支架中部，所述太阳能控制器和蓄电池位于控制盒内；所述竖向固定杆和竖向调节杆分别固装于浮箱支架的两条平行边上，所述竖向调节杆内侧设有轨道，所述电池板支架侧面通过转向角件调节角度并与竖向调节杆和竖向固定杆铰接固定；所述电池板支架顶部固装太阳能电池板；所述太阳能电池板输出功率为80W-700W，太阳能电池板的输出端与太阳能控制器的光伏输入端电连接，蓄电池的输入端与太阳能控制器的蓄电池端电连接，太阳能控制器的负载端与RTU电源端电连接，RTU分别与水质监测仪和超声波控制盒电连接。

7.根据权利要求6所述的一种可视化水质监测除藻系统，其特征在于：所述浮箱支架底部固装超声波发射器，水质监测仪位于超声波发射器底部。

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